15. Система зажигания
Система зажигания обеспечивает правильное прохождение процесса сгорания в двигателе благодаря целенаправленно «выстреленным» воспламеняющим искрам. Причем все происходит точно, потому что при средних 3000 об/мин двигателя каждому цилиндру нужно 25 искр в секунду. Так что 4-цилиндровому двигателю потребуется 100 искр в секунду, 6000 в минуту, 360 000 в час и так далее.
Что может зажигание
Для того чтобы в свече зажигания в камере сгорания вообще могла проскочить искра, между электродами свечи зажигания должно быть напряжение минимум 30 000 В. Аккумуляторная батарея дает, однако, всего 12 В напряжения. Таким образом, напряжение аккумулятора нужно многократно повысить. Продолжительность вспышки не десятые, и не сотые, а тысячные доли секунды. Стоит ей сработать немного раньше или позже, и эффективность зажигания, а тем самым и мощность двигателя будут снижены.
Когда происходит воспламенение?
Искра должна проскочить точно в нужный момент. Однако установить, когда будет
этот самый нужный момент, не так просто.
Наиболее полезным сгорание будет в том случае, если смесь из воздуха и топлива
возгорается в тот момент, когда она максимально сжата. Эта наивысшая компрессия
в четырехтактном двигателе достигается в момент, когда поршень при завершении
процесса сжатия переходит от движения вверх к движению вниз.
Прежде чем направление движения поршня поменяется на обратное, он на малую долю
секунды замирает в высшей точке своей траектории. Эта точка называется верхней
мертвой точкой (ВМТ).
Возвращаясь к определению момента для воспламеняющей искры: идеальным моментом
зажигания, следовательно, является тот момент, в котором поршень только начинает
свое движение вниз. Смесь максимально сжата, и поршень может быть с силой направлен
вниз.
Несмотря на это, все же было бы неверным установить момент зажигания точно на
верхнюю мертвую точку. Ведь смеси из топлива и воздуха нужно определенное время
(ровно 1/3000 секунды), чтобы воспламениться и развить полное давление сгорания.
То есть момент зажигания переносят на более раннее время. И это называется «опережением
зажигания». «Стартовый выстрел» искры происходит поэтому еще во время движения
поршня вверх, давление сгорания достигается только мгновеньем позже прохождения
ВМТ.
ВМТ и опережение зажигания
|
Иллюстрация разъясняет понятия «верхняя» и «нижняя мертвая точка». Расстояние между ними – это ход (высота подъема) поршня. Камера сгорания находится между ВМТ (2) и нижним краем головки цилиндра (1). |
С возрастанием оборотов двигателя воспламеняющая искра должна перескакивать все раньше, поскольку – мы уже упоминали это в прошлом разделе – смеси топлива и воздуха нужно постоянно одно и то же время, чтобы воспламениться. Только таким образом сгорание происходит в нужный момент, а именно тогда, когда поршень только начинает движение вниз.
Сгорание смеси топлива и воздуха зависит, однако, и от ее состава. Если педаль акселератора выжата совсем немного («частичная нагрузка»), способность смеси в камерах сгорания к воспламенению снижается: поэтому она сгорает медленнее и по этой причине должна воспламеняться раньше.
Позднее зажигание
В других ситуациях необходимо, чтобы момент зажигания сдвигался в сторону позднего зажигания. Воспламенение в таком случае происходит только тогда, когда поршень уже давно миновал ВМТ. Таким образом, зажигание происходит практически в такт выпуска, что улучшает состав отработанных газов, но ухудшает мощность двигателя. Согласно вышесказанному, позднее зажигание является единственно правильным, например, при работе двигателя в режиме принудительного холостого хода (к примеру, при движении под горку с отпущенной педалью акселератора).